Hoja de ejercicios de Intercambiadores de calor (DTML) con soluciones

Hoja de ejercicios de Intercambiadores de calor (DTML) gratis e imprimible: 6 problemas desde nivel fácil hasta nivel de examen, con soluciones. Imprímela o guárdala como PDF.

Nueva hoja de ejerciciosPractica en línea con pistas

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Nombre: ____________________   Fecha: ____________

1.Fácil
longitudT145 °C80 °C20 °C75 °CΔT₁ΔT₂flujo paralelo

En un intercambiador de calor en paralelo (equicorriente) el fluido caliente se enfría de 145 a 80 °C mientras el frío se calienta de 20 a 75 °C. Halla la diferencia de temperatura media logarítmica ΔTlm.

Th: 145 → 80 °CTc: 20 → 75 °C
ΔTlm = K
2.Fácil
longitudT125 °C90 °C40 °C20 °CΔT₁ΔT₂contracorriente

Un intercambiador de calor a contracorriente tiene un área de intercambio de 5 m² y un coeficiente global de transmisión de calor de 1500 W/(m²·K). El fluido caliente se enfría de 125 a 90 °C y el frío se calienta de 20 a 40 °C. Halla la potencia térmica intercambiada Q̇.

A = 5 m²U = 1500 W/(m²·K)Th: 125 → 90 °CTc: 20 → 40 °C
Q̇ = kW
3.Media
longitudT105 °C85 °C15 °C65 °CΔT₁ΔT₂flujo paralelo

Un intercambiador de calor en equicorriente transfiere 20 kW. Su área de intercambio es 2,5 m². El fluido caliente se enfría de 105 a 85 °C y el frío se calienta de 15 a 65 °C. Halla el coeficiente global de transmisión de calor U.

Q̇ = 20 kWA = 2,5 m²Th: 105 → 85 °CTc: 15 → 65 °C
U = W/(m²·K)
4.Media
longitudT155 °C130 °C110 °C15 °CΔT₁ΔT₂contracorriente

Un intercambiador de carcasa y tubos (un paso por carcasa, dos pasos por tubos) debe transferir 470 kW. El fluido caliente se enfría de 155 a 130 °C y el frío se calienta de 15 a 110 °C. El factor de corrección de la DTML para esta disposición es F = 0,8, y U = 800 W/(m²·K). Halla el área de intercambio A necesaria.

Q̇ = 470 kWF = 0,8U = 800 W/(m²·K)Th: 155 → 130 °CTc: 15 → 110 °C
A = m²
5.Difícil
longitudT100 °C??20 °CΔT₁ΔT₂contracorriente

En un intercambiador a contracorriente ambas corrientes tienen la misma capacidad calorífica, ṁ·cp = 1 kW/K. La corriente caliente entra a 100 °C y la fría a 20 °C. El intercambiador tiene A = 5 m² y U = 200 W/(m²·K). Halla la temperatura de salida del fluido caliente Th,out.

Ch = Cc = 1 kW/KTh,in = 100 °CTc,in = 20 °CA = 5 m²U = 200 W/(m²·K)
Th,out = °C
6.Difícil
longitudT135 °C45 °C47,14 °C10 °CΔT₁ΔT₂contracorriente

Aceite caliente (1,5 kg/s, cp = 2,3 kJ/(kg·K)) se enfría de 135 a 45 °C en un intercambiador a contracorriente. Calienta 2 kg/s de agua (cp = 4,18 kJ/(kg·K)) que entra a 10 °C. Con U = 1000 W/(m²·K), halla el área de intercambio A necesaria.

ṁh = 1,5 kg/scp,h = 2,3 kJ/(kg·K)Th: 135 → 45 °Cṁc = 2 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)Tc,in = 10 °CU = 1000 W/(m²·K)
A = m²

Soluciones

  1. 1. ΔTlm = 37,28 K
  2. 2. Q̇ = 579,4 kW
  3. 3. U = 171,9 W/(m²·K)
  4. 4. A = 9,843 m²
  5. 5. Th,out = 60 °C
  6. 6. A = 5,406 m²

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